KR101216419B1 - Secondary Battery of Improved Sealability - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전극조립체가 각형 캔에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 각형 캔의 개방 상단에 장착되는 베이스 플레이트의 전해액 주입구의 내면은 상부가 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로 형성되어 있고, 하부가 비챔퍼 구조로 형성되어 있으며, 상기 챔퍼 구조는 이차전지 내부에서 외부로의 전해액 누액 경로를 증가시키기 위해 요철 형상으로 이루어져 있고, 상기 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입할 때 상기 전해액 주입구의 내면 구조에 대응하여 밀봉부재가 변형되면서 밀봉이 이루어지는 이차전지를 제공한다.The present invention is a secondary battery in which the electrode assembly is embedded in a rectangular can, the inner surface of the electrolyte injection hole of the base plate mounted on the open top of the rectangular can is formed in a chamfer structure in which the upper portion is reduced in diameter in the lower direction, Is formed in a non-chamfer structure, the chamfer structure has a concave-convex shape in order to increase the electrolyte leakage path from the inside of the secondary battery to the outside, when pressing the sealing member into the electrolyte injection hole in the inner structure of the electrolyte injection hole Correspondingly, it provides a secondary battery in which sealing is performed while the sealing member is deformed.
Description
본 발명은 밀봉성이 향상된 이차전지로서, 더욱 상세하게는, 전극조립체가 각형 캔에 내장되어 있는 이차전지로서, 상기 각형 캔의 개방 상단에 장착되는 베이스 플레이트의 전해액 주입구의 내면은 상부가 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로 형성되어 있고, 하부가 비챔퍼 구조로 형성되어 있으며, 상기 챔퍼 구조는 이차전지 내부에서 외부로의 전해액 누액 경로를 증가시키기 위해 요철 형상으로 이루어져 있고, 상기 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입할 때 상기 전해액 주입구의 내면 구조에 대응하여 밀봉부재가 변형되면서 밀봉이 이루어지는 이차전지에 관한 것이다.The present invention is a secondary battery having improved sealing property, and more particularly, a secondary battery in which an electrode assembly is embedded in a rectangular can, and an inner surface of an electrolyte injection hole of a base plate mounted on an open upper end of the rectangular can has an upper direction downward. It is formed of a chamfer structure is reduced in diameter, the lower portion is formed of a non-chamfer structure, the chamfer structure is formed in the concave-convex shape to increase the electrolyte leakage path from the inside of the secondary battery to the outside, the electrolyte injection hole The present invention relates to a secondary battery in which a sealing member is deformed in response to an inner surface structure of the electrolyte injection hole when the sealing member is press-fitted.
모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서의 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있다. 이차전지는 외부 및 내부의 구조적 특징에 따라 대략 원통형 전지, 각형 전지 및 파우치형 전지로 분류된다. 최근에는, 모바일 기기의 소형화에 따라 길이 대비 작은 폭을 가진 각형 전지와 파우치형 전지가 특히 주목받고 있다.As technology development and demand for mobile devices increase, the demand for secondary batteries as energy sources is rapidly increasing. Secondary batteries are roughly classified into cylindrical batteries, rectangular batteries and pouch-shaped batteries according to the external and internal structural features. In recent years, with the miniaturization of mobile devices, rectangular batteries and pouch-type batteries having a small width to length have been particularly attracting attention.
각형 이차전지는 각형의 전지케이스 내부에 양극, 음극 및 분리막으로 구성된 전극조립체를 내장하고 상단에 베이스 플레이트를 용접 등의 방법으로 장착한 뒤, 베이스 플레이트에 형성되어 있는 전해액 주입구를 통해 전지케이스 내부에 전해액을 주입하고 밀봉부재를 이용하여 밀봉하며, 그 위에 안전소자와 보호회로 등을 실장한 뒤, 하우징(외부 케이스)으로 밀봉하여 제조된다.The rectangular secondary battery has an electrode assembly composed of a positive electrode, a negative electrode, and a separator inside a rectangular battery case, and a base plate is mounted on the top by welding, and then inside the battery case through an electrolyte injection hole formed in the base plate. The electrolyte is injected and sealed using a sealing member, and a safety device, a protection circuit, and the like are mounted thereon and then sealed by a housing (outer case).
이러한 각형 이차전지에서 전지케이스의 상단에 장착되는 베이스 플레이트의 평면도와 직선 A-A에 따른 수직 단면도가 도 1에 도시되어 있다.In the rectangular secondary battery, a plan view of the base plate mounted on the top of the battery case and a vertical cross-sectional view along a straight line A-A are shown in FIG. 1.
도 1을 참조하면, 베이스 플레이트(100)는 그것의 중앙에 전극조립체의 전극(예를 들어 음극) 탭에 연결되어 있는 전극단자(101)가 돌출되어 있고, 측면에 전해액을 주입하기 위한 전해액 주입구(102)가 형성되어 있다. 또한, 돌출된 전극단자(101)와 베이스 플레이트(100) 사이에는, 전극조립체의 다른 전극(예를 들어 양극)과 연결되어 그 자체로서 전극단자의 역할을 하는 베이스 플레이트(100)와의 전기적 절연을 위한 절연부재(103)가 개재되어 있다.Referring to FIG. 1, the
여기서, 전해액의 주입이 이루어진 전해액 주입구(102)는 일반적으로 도 2에서와 같이, 수직 단면상으로 사각형의 형태이며, 그것보다 다소 큰 구경을 가진 알루미늄 등의 밀봉부재(104)에 의하여 밀봉된다. 구체적으로, 밀봉부재(104)를 전해액 주입구(102)에 위치시킨 상태에서 그것의 상단으로부터 가압하여 소성 변형시켜 주입구(102)를 밀봉한 뒤, 소성 변형된 밀봉부재(104)의 주변을 레이저 용접하거나 또는 그 위에 금속 박판을 덧댄 상태에서 레이저 용접함으로써 전해액 주입구를 밀봉한다.Here, the
그러나, 상기와 같이 밀봉부재를 이용하여 전해액 주입구를 밀봉하는 경우, 수직 단면상으로 사각형의 형태인 전해액 주입구에 밀봉부재가 소성 변형되어 삽입될 때, 볼의 양측이 전해액의 주입구의 내측 상단부에 밀리면서 그루브가 형성되고, 이렇게 형성된 그루브는 레이저 용접에 의한 밀봉에 악영향을 미친다. 또한, 그로 인해 생성된 내부 크랙이 볼과 주입구 내측면의 계면에 연속되어 밀봉성을 떨어뜨리는 것으로 확인되었다. However, when the electrolyte injection hole is sealed using the sealing member as described above, when the sealing member is plastically deformed and inserted into the electrolyte injection hole having a rectangular shape on a vertical cross section, both sides of the ball are pushed to the inner upper end of the injection hole of the electrolyte solution. Grooves are formed, and the grooves thus formed adversely affect the sealing by laser welding. It was also confirmed that the resulting internal crack continued at the interface between the ball and the inlet opening side and degraded the sealability.
또한, 상기와 같이, 밀봉부재인 금속 볼을 이용하여 전해액 주입구를 밀봉할 경우, 전지셀 내부에서 외부로 전해액 누액이 발생하는 문제점이 있다.In addition, as described above, when the electrolyte injection hole is sealed using a metal ball, which is a sealing member, electrolyte leakage may occur from the inside of the battery cell to the outside.
더욱이, 높은 밀봉력을 제공하기 위해 추가적으로 용접을 수행하여야 하므로, 전지의 불량률 및 전지의 제조비용을 증가시키는 문제점이 있다. Moreover, since additional welding must be performed to provide a high sealing force, there is a problem of increasing the defective rate of the battery and the manufacturing cost of the battery.
따라서, 이러한 문제점들을 근본적으로 해결할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high need for a technology that can fundamentally solve these problems.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-described problems of the prior art and the technical problems required from the past.
구체적으로, 본 발명의 목적은 특정 구조의 전해액 주입구를 포함하는 베이스 플레이트에 의해 전지의 제조공정을 단축하고 불량률의 발생을 감소시킬 수 있는 이차전지를 제공하는 것이다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a secondary battery capable of shortening the manufacturing process of the battery and reducing the occurrence of a defective rate by a base plate including an electrolyte injection hole of a specific structure.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이차전지는, 전극조립체가 각형 캔에 내장되어 있는 이차전지로서,A secondary battery according to the present invention for achieving this object is a secondary battery in which the electrode assembly is built in a rectangular can,
상기 각형 캔의 개방 상단에 장착되는 베이스 플레이트의 전해액 주입구의 내면은 상부가 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로 형성되어 있고, 하부가 비챔퍼 구조로 형성되어 있으며, The inner surface of the electrolyte injection hole of the base plate mounted on the open upper end of the rectangular can is formed of a chamfer structure in which the upper portion is reduced in diameter in the lower direction, the lower portion is formed in a non-chamfer structure,
상기 챔퍼 구조는 이차전지 내부에서 외부로의 전해액 누액 경로를 증가시키기 위해 요철 형상으로 이루어져 있고,The chamfer structure has a concave-convex shape to increase the electrolyte leakage path from the inside of the secondary battery to the outside,
상기 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입할 때 상기 전해액 주입구의 내면 구조에 대응하여 밀봉부재가 변형되면서 밀봉이 이루어지는 구조로 구성되어 있다.When the sealing member is press-fitted into the electrolyte injection hole, the sealing member is deformed to correspond to the inner surface structure of the electrolyte injection hole and is configured to be sealed.
즉, 전해액 주입구의 내면은 상부가 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로 형성되어 있으므로, 밀봉부재를 압입할 때, 밀봉부재의 원활한 소성 변형을 유도함으로써, 압입된 밀봉부재 상단에서의 그루브 발생 및 밀봉부재와 주입구 내측면 계면에서의 크랙 발생을 방지할 수 있다.That is, since the inner surface of the electrolyte injection hole is formed in a chamfer structure in which the upper portion thereof becomes smaller in the downward direction, the grooves are generated at the upper end of the press-fitted sealing member by inducing a smooth plastic deformation of the sealing member when the sealing member is press-fitted. Crack generation at the interface between the sealing member and the injection hole inner surface can be prevented.
또한, 챔퍼 구조가 요철형상으로 이루어져 있어서 이차전지 내부에서 외부로의 전해액 누액 경로가 증가하므로, 전해액이 이차전지 외부로 누액되는 것을 크게 감소시킬 수 있다.In addition, since the chamfer structure is formed in the uneven shape, the electrolyte leakage path from the inside of the secondary battery to the outside increases, so that leakage of the electrolyte to the outside of the secondary battery can be greatly reduced.
더욱이, 상기 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입할 때, 전해액 주입구 형상으로 변형된 밀봉부재는 챔퍼 구조와 밀봉부재 상호간의 전단 응력에 의해 상호 밀착되고 비챔퍼 구조와의 마찰력에 의해 밀봉 상태를 용이하게 형성할 수 있다.Further, when the sealing member is press-fitted into the electrolyte injection hole, the sealing member deformed into the electrolyte injection hole shape is in close contact with each other by the shear stress between the chamfer structure and the sealing member, and the sealing state is easily formed by the frictional force with the non-chamfer structure. can do.
상기 요철은 챔퍼 구조의 면 전체에 형성되거나, 면의 일부분에 형성될 수 있고, 평면상으로 연속적인 구조로 이루어지거나 비연속적인 구조로 이루어질 수 있다.The unevenness may be formed on the entire surface of the chamfer structure, or may be formed on a portion of the surface, and may have a continuous structure in plan or a discontinuous structure.
한편, 전해액 주입구의 내면 중 상부가 챔퍼 구조로 형성되어 있고 하부가 비챔퍼 구조로 형성되어 있는 경우, 소성 변형된 밀봉부재가 하부로 유입되는 것을 방지하고 보다 높은 밀봉력을 발휘할 수 있으므로 매우 바람직하다.On the other hand, when the upper portion of the inner surface of the electrolyte injection hole is formed of a chamfer structure and the lower portion is formed of a non-chamfered structure, it is very preferable because it prevents the plastically deformed sealing member from flowing into the lower portion and can exhibit a higher sealing force. .
상기 챔퍼 구조의 깊이가 너무 얕은 경우에는 챔퍼 구조의 공간 대비 소성 변형된 밀봉부재의 부피가 상대적으로 커서 밀봉부재의 상당 부분이 베이스 플레이트의 상단면 또는 하단면으로 돌출될 수 있으며, 반대로 너무 깊은 경우에는 전해액 주입구를 밀봉하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다.When the depth of the chamfer structure is too shallow, the volume of the plastically deformed sealing member relative to the space of the chamfer structure is relatively large, so that a substantial portion of the sealing member may protrude to the top or bottom surface of the base plate, and vice versa. It is not preferable because it may be difficult to seal the electrolyte inlet.
따라서, 상기 챔퍼 구조는 전해액 주입구의 깊이(D)를 기준으로 바람직하게는 전해액 주입구의 상단으로부터 0.3×D 내지 0.7×D의 범위에 형성될 수 있다. Accordingly, the chamfer structure may be formed in a range of 0.3 × D to 0.7 × D from the upper end of the electrolyte injection hole, preferably based on the depth D of the electrolyte injection hole.
또한, 용접공정 없이 밀봉부재를 전해액 주입구에 용이하게 압입하고 효과적으로 밀봉할 수 있도록, 챔퍼 구조의 상단 폭은 밀봉부재보다 넓은 것이 바람직하며, 구체적으로, 상기 챔퍼 구조의 상단 폭(Wtop)은 밀봉부재의 직경(R)을 기준으로 1.0×R < Wtop < 1.7×R의 조건을 만족하고, 상기 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)은 밀봉부재의 직경(R)을 기준으로 0.5×R < Wbottom < 0.9×R의 조건을 만족하는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the top width of the chamfer structure is preferably wider than that of the sealing member so that the sealing member can be easily indented and effectively sealed without the welding process, and specifically, the top width W top of the chamfer structure is sealed. A condition of 1.0 × R <W top <1.7 × R is satisfied based on the diameter R of the member, and the bottom width W bottom of the chamfer structure is 0.5 × R <based on the diameter R of the sealing member. It is more preferable to satisfy the condition of W bottom <0.9 x R.
상기 비챔퍼 구조의 폭(W)은 소성 변형된 밀봉부재가 하부로 유입되는 것을 방지할 수 있도록 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)과 일치하는 구조일 수 있다.The width W of the non-chamfered structure may be a structure corresponding to the bottom width W bottom of the chamfer structure to prevent the plastically deformed sealing member from flowing into the bottom.
바람직하게는, 상기 챔퍼 구조의 상단 폭(Wtop)과 하단 폭(Wbottom)의 차이는 상단 폭(Wtop)을 기준으로 8% 내지 42%의 조건을 만족하는 구조로 이루어질 수 있다. Preferably, the difference between the top width W top and the bottom width W bottom of the chamfer structure may be configured to satisfy a condition of 8% to 42% based on the top width W top .
예를 들어, 챔퍼 구조의 상단 폭(Wtop)과 하단 폭(Wbottom)의 차이가 0.5 mm를 초과하는 경우, 전해액 주입구의 변형 발생 빈도가 증가하고, 전해액 주입구의 하부에 대한 기밀성이 저하되므로, 챔퍼 구조의 상단 폭(Wtop)과 하단 폭(Wbottom)의 차이는 0.1 내지 0.5 mm로 구성되는 것이 바람직하다.For example, when the difference between the top width W top and the bottom width W bottom of the chamfer structure exceeds 0.5 mm, the frequency of deformation of the electrolyte inlet increases, and thus the airtightness to the lower part of the electrolyte inlet decreases. The difference between the top width W top and the bottom width W bottom of the chamfer structure is preferably 0.1 to 0.5 mm.
한편, 상기 밀봉부재의 직경(R)과 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)의 차이는 밀봉부재의 직경(R)을 기준으로 8% 내지 25%의 조건을 만족하는 구조가 바람직할 수 있다. On the other hand, the difference between the diameter (R) of the sealing member and the bottom width (W bottom ) of the chamfer structure may be a structure that satisfies the condition of 8% to 25% based on the diameter (R) of the sealing member.
예를 들어, 밀봉부재의 직경(R)과 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)의 차이가 0.3 mm를 초과하는 경우, 전해액 주입구의 변형 발생 빈도가 증가하고, 전해액 주입구의 하부에 대한 기밀성이 저하되므로, 밀봉부재의 직경(R)과 챔퍼 구조의 하단 폭(Wbottom)의 차이는 0.1 내지 0.3 mm로 구성되는 것이 바람직하다.For example, when the difference between the diameter R of the sealing member and the bottom width W bottom of the chamfer structure exceeds 0.3 mm, the frequency of deformation of the electrolyte inlet increases, and the airtightness to the lower portion of the electrolyte inlet decreases. Therefore, the difference between the diameter (R) of the sealing member and the bottom width (W bottom ) of the chamfer structure is preferably composed of 0.1 to 0.3 mm.
하나의 바람직한 예에서, 상기 챔퍼 구조의 경사각이 베이스 플레이트의 상단면을 기준으로 바람직하게는 30 내지 70도의 범위 내에 있는 구조일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 30 내지 64도의 범위 내에 있는 구조일 수 있다.In one preferred example, the angle of inclination of the chamfer structure may be a structure preferably in the range of 30 to 70 degrees, and more preferably in the range of 30 to 64 degrees relative to the top surface of the base plate. .
앞서의 설명과 마찬가지로, 상기 챔퍼 구조의 경사각이 너무 가파른 경우에는 상대적으로 큰 밀봉부재로 인해 베이스 플레이트의 상단면 및 하단면으로 돌출될 수 있고, 이와 반대로 너무 완만한 경우에는 전해액 주입구에 대해 밀봉성이 떨어지거나 크랙이 발생할 수 있으므로 바람직하지 않다.As described above, when the inclination angle of the chamfer structure is too steep, it may protrude to the top and bottom surfaces of the base plate due to the relatively large sealing member. It is not preferable because it may fall or crack.
따라서, 챔퍼 구조의 깊이와 폭 및 경사각은 전해액 주입구 및 베이스 플레이트의 크기 등에 의해 적절히 결정될 수 있으며, 밀봉부재가 소성 변형되어 전해액 주입구를 용이하게 밀봉할 수 있는 구조라면, 필요에 따라 일부 변형된 구조도 가능함은 물론이다.Therefore, the depth, width, and inclination angle of the chamfer structure may be appropriately determined by the size of the electrolyte inlet, the base plate, and the like. If the sealing member is plastically deformed to easily seal the electrolyte inlet, the structure may be partially modified as necessary. Of course it is also possible.
상기 요철 사이의 간격은 1 내지 50 ㎛로 형성될 수 있다.The interval between the concavities and convexities may be formed to 1 to 50 ㎛.
하나의 바람직한 예에서, 상기 밀봉부재는 구의 형상이고 상기 전해액 주입구는 수평 단면상으로 원의 형상일 수 있다.In one preferred embodiment, the sealing member is in the shape of a sphere and the electrolyte injection hole may be in the shape of a circle on a horizontal cross section.
즉, 상기 밀봉부재는 압입시 소성 변형되어 전해액 주입구를 밀봉하게 되며, 바람직하게는 금속 볼일 수 있다.That is, the sealing member is plastically deformed at the time of indentation to seal the electrolyte injection hole, and preferably, may be a metal ball.
한편, 상기 밀봉부재는 전해액 주입구 상에 위치시킨 상태에서 압입되고, 상기 전해액 주입구 내면과의 접촉 계면적을 높이기 위한 챔퍼 구조에 의해 밀봉부재 빠짐이 방지될 수 있다. On the other hand, the sealing member is press-fitted in a state positioned on the electrolyte injection hole, it can be prevented by the chamfer structure to increase the contact interface area with the inner surface of the electrolyte injection hole to prevent the sealing member from falling out.
또한, 압입 후 전해액 주입구가 밀봉된 상태에서 전해액 주입구 주변부를 밀폐하기 위하여, 상기 부위를 에폭시 수지 등의 고분자 수지로 도포할 수도 있다. In addition, in order to seal the periphery of the electrolyte injection opening in a state where the electrolyte injection opening is sealed after the indentation, the site may be coated with a polymer resin such as an epoxy resin.
본 발명은 또한, 이차전지를 제조하는 방법을 제공한다. 이차전지 제조방법은, 구체적으로, The present invention also provides a method of manufacturing a secondary battery. Secondary battery manufacturing method, specifically,
(a) 각형 캔의 내부에 전극조립체를 장착하는 과정; (a) mounting an electrode assembly inside the rectangular can;
(b) 내면의 상부는 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로서 요철이 형성되어 있고, 내면의 하부는 비챔퍼 구조로 형성되어 있는 전해액 주입구가 천공되어 있는 베이스 플레이트를, 상기 각형 캔의 개방 상단에 장착하여 결합하는 과정;(b) The upper portion of the inner surface is formed with a chamfer structure having a smaller diameter in the downward direction, and the lower portion of the inner surface is formed with a base plate having a perforated electrolyte injection hole formed in an unchamfered structure. The process of combining by mounting on;
(c) 상기 전해액 주입구를 통해 각형 캔 내부에 전해액을 주입하는 과정; 및(c) injecting electrolyte into the prismatic can through the electrolyte injection hole; And
(d) 밀봉부재를 상기 전해액 주입구 상에 위치시킨 상태에서 압입하여, 상기 밀봉부재가 전해액 주입구의 내면 구조에 대응하여 변형됨으로써 밀봉되는 과정;(d) press-fitting a sealing member in a state in which it is positioned on the electrolyte injection opening, and sealing the sealing member by deforming corresponding to an inner surface structure of the electrolyte injection opening;
을 포함할 수 있다.. ≪ / RTI >
따라서, 본 발명에 따른 이차전지 제조방법은, 전해액 주입구 중 내면 상부가 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로 되어 있어서, 밀봉부재를 압입할 때, 밀봉부재의 원활한 소성 변형을 유도함으로써, 압입된 밀봉부재 상단에서의 그루브 발생 및 금속 볼과 주입구 내측면 계면에서의 크랙 발생을 방지할 수 있다.Accordingly, the secondary battery manufacturing method according to the present invention has a chamfer structure in which the upper portion of the inner surface of the electrolyte injection hole has a smaller diameter in the lower direction. It is possible to prevent the occurrence of grooves at the upper end of the sealing member and the occurrence of cracks at the interface between the metal ball and the inlet side.
또한, 챔퍼 구조가 요철형상으로 이루어져 있어서 이차전지 내부에서 외부로의 전해액 누액 경로가 증가하므로, 전해액이 이차전지 외부로 누출되는 것을 크게 감소시킬 수 있다.In addition, since the chamfer structure is formed in the uneven shape, the electrolyte leakage path from the inside of the secondary battery to the outside increases, and therefore, leakage of the electrolyte to the outside of the secondary battery can be greatly reduced.
상기 과정(d)는, 바람직하게는, The process (d) is preferably,
(d1) 각형 캔을 다이에 고정한 상태에서 밀봉부재를 전해액 주입구 상에 위치시키는 과정; (d1) placing the sealing member on the electrolyte injection hole while the rectangular can is fixed to the die;
(d2) 프레스가 회전하면서 하향 이동하여 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 과정; 및(d2) pressing the rotary member while moving downward to press the sealing member into the electrolyte injection hole; And
(d3) 밀봉부재가 소성 변형되면서 밀봉이 이루어지는 과정;(d3) sealing the plastic member while the sealing member is deformed;
으로 구성될 수 있다.It may be configured as.
따라서, 본 발명의 이차전지 제조방법에 따르면, 프레스가 회전하면서 밀봉부재를 압입함으로써, 전해액 주입구의 무너짐 또는 변형에 대한 문제점을 미연에 방지할 수 있고, 상기 압입 과정만으로도 전해액 주입구가 효과적으로 밀봉되므로, 제조 공정을 단축시킬 수 있는 등의 잇점을 갖는다.Therefore, according to the secondary battery manufacturing method of the present invention, by injecting the sealing member while the press is rotated, it is possible to prevent the problem of collapse or deformation of the electrolyte inlet in advance, and the electrolyte inlet is effectively sealed only by the indentation process, It has the advantage that the manufacturing process can be shortened.
바람직하게는, 상기 과정(d2)와 과정(d3) 사이에, 프레스가 소정 폭으로 상향 이동한 상태에서 반복적으로 상하 왕복 운동에 의해 밀봉부재를 가압하는 과정을 추가로 포함할 수 있다.Preferably, between the step (d2) and the step (d3), it may further include the step of pressing the sealing member by the vertical reciprocating motion repeatedly in a state in which the press is moved up to a predetermined width.
즉, 프레스가 소정 폭으로 상향 이동한 상태에서 반복적으로 상하 왕복 운동에 의해 밀봉부재를 회전하면서 압입하여 전해액 주입구를 밀봉함으로써, 종래와 같이 상대적으로 높은 압력의 1회 직하강 압입 작업과 비교하여 전해액 주입구의 무너짐과 변형을 최소화할 수 있으며, 별도의 용접 공정을 생략하고도 전해액 주입구의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.That is, by pressing the sealing member repeatedly by rotating the sealing member by vertically reciprocating movement in the state where the press is moved upward by a predetermined width to seal the electrolyte inlet, the electrolyte solution compared with the one-time direct downward indentation operation of relatively high pressure as in the prior art The collapse and deformation of the inlet can be minimized, and the sealing property of the electrolyte inlet can be improved even if a separate welding process is omitted.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이차전지는, 특정 구조의 전해액 주입구를 포함하는 베이스 플레이트에 의해 전지의 제조공정을 단축하고 불량률의 발생을 감소시키며, 전해액이 외부로 누액되는 것을 크게 감소시킬 수 있다.As described above, the secondary battery according to the present invention shortens the manufacturing process of the battery and reduces the occurrence of defective rate by the base plate including the electrolyte injection hole of a specific structure, and greatly reduces leakage of the electrolyte to the outside. Can be.
도 1은 종래기술에 따른 각형 이차전지에서 전해액 주입구가 형성되어 있는 베이스 플레이트의 평면도 및 직선 A-A에 따른 수직 단면도이다;
도 2는 도 1의 점선 원 a 부위의 확대도이다;
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 이차전지에서 전해액 주입구가 형성되어 있는 베이스 플레이트의 평면도 및 직선 B-B에 따른 수직 단면도이다;
도 4는 도 3의 점선 원 b 부위의 확대도이다;
도 5는 도 4의 베이스 플레이트에 밀봉부재가 압입된 형태를 나타내는 모식도이다;
도 6은 도 5의 밀봉부재 상부에 에폭시 수지가 도포된 것을 나타내는 모식도이다;
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베이스 플레이트의 수직 단면 모식도이다;
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치에 대한 모식도이다;
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전해액 주입구 및 밀봉부재를 가압하는 과정에 대한 모식도이다.1 is a plan view and a vertical sectional view along a straight line AA of a base plate in which an electrolyte injection hole is formed in a rectangular secondary battery according to the prior art;
2 is an enlarged view of the dotted circle a portion of FIG. 1;
3 is a plan view and a vertical sectional view along a straight line BB of a base plate in which an electrolyte injection hole is formed in a rectangular secondary battery according to one embodiment of the present invention;
4 is an enlarged view of the dotted circle b portion of FIG. 3;
5 is a schematic view showing a form in which a sealing member is pressed into the base plate of FIG. 4;
6 is a schematic view showing that the epoxy resin is applied on the sealing member of FIG.
7 is a vertical cross-sectional schematic diagram of the base plate according to another embodiment of the present invention;
8 is a schematic view of a secondary battery manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention;
9 is a schematic diagram of a process of pressing the electrolyte injection hole and the sealing member according to another embodiment of the present invention.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited by the scope of the present invention.
도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 각형 이차전지에서 전해액 주입구가 형성되어 있는 베이스 플레이트의 평면도 및 직선 B-B에 따른 수직 단면도가 도시되어 있고, 도 4에는 도 3의 점선원 b 부위의 확대도가 모식적으로 도시되어 있다.3 is a plan view and a vertical cross-sectional view along a straight line BB of a base plate in which an electrolyte injection hole is formed in a rectangular secondary battery according to one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an enlarged view of a dotted circle b of FIG. A diagram is schematically illustrated.
이들 도면을 참조하면, 베이스 플레이트(200)는 그것의 중앙에 전극조립체(도시하지 않음)의 음극 탭에 연결되어 있는 전극단자(201)가 돌출되어 있고, 일측에 전해액 주입구(202)가 형성되어 있다. 전해액 주입구(202) 인근의 상단 만입홈은 보호회로모듈 등을 베이스 플레이트(200) 상에 안정적으로 탑재하기 위해 형성되어 있다. 전극단자(201)와 베이스 플레이트(200) 사이에는 절연부재(203)가 개재되어 있어서, 전극조립체의 양극 탭에 연결되는 베이스 플레이트(200)를 전극단자(201)로부터 절연시킨다.Referring to these drawings, the
베이스 플레이트(200)의 전해액 주입구(202)의 내면은 상부가 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조(220)로 형성되어 있고, 하부가 비챔퍼 구조(230)로 형성되어 있다.The inner surface of the
챔퍼 구조(220)의 깊이(d)는 전해액 주입구의 깊이(D)를 기준으로 전해액 주입구의 상단으로부터 대략 0.4×D 내지 0.6×D의 깊이로 형성되어 있고, 챔퍼 구조(220)의 경사각(r)은 베이스 플레이트의 상단면을 기준으로 약 45도의 각도를 이룬다.The depth d of the
또한, 챔퍼 구조(220)의 상단 폭(Wtop)은 밀봉부재(204)의 직경(R)을 기준으로 대략 1.2×R의 크기를 이루고, 챔퍼 구조(220)의 하단 폭(Wbottom)은 밀봉부재(204)의 직경(R)을 기준으로 대략 0.7×R의 크기를 이루며, 비챔퍼 구조(230)의 폭(W)은 챔퍼 구조(220)의 하단 폭(Wbottom)과 일치한다.In addition, the top width W top of the
이러한 전해액 주입구(202)는 상단 폭(Wtop)보다 큰 구형의 밀봉부재(204)가 회전하는 프레스에 의해 압입되어 밀봉되며, 밀봉부재(204)는 금속 볼로 이루어져 있다. The
도 5에는 도 4의 베이스 플레이트에 밀봉부재가 압입된 형태를 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 밀봉부재 상부에 에폭시 수지가 도포된 것을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a form in which a sealing member is pressed into the base plate of FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic diagram showing that an epoxy resin is coated on the sealing member of FIG. 5.
먼저 도 5를 참조하면, 요철(250)은 챔퍼 구조(220)의 면 전체에 평면상으로 연속적인 구조로 형성되어 있어서, 이차전지 내부에서 외부로의 전해액 누액 경로(c)를 증가시킨다. 따라서, 이러한 구조의 전해액 주입구(202)는 밀봉부재에 대한 밀봉성과 크랙 문제를 전반적으로 해결하고 있다.First, referring to FIG. 5, the
다음으로 도 6을 참조하면, 압입 후 전해액 주입구의 주변부는 에폭시 수지(240)가 도포되어 있다.Next, referring to FIG. 6, the
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 베이스 플레이트의 수직 단면 모식도가 도시되어 있다.7 is a vertical cross-sectional schematic diagram of the base plate according to another embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 요철(250a)이 챔퍼 구조(220a)의 면 전체에 부분적으로 형성되어 있고 평면 상으로 비연속적인 구조로 이루어진 것을 제외하고는, 도 5의 구조와 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 7, the structure of FIG. 5 is the same as that of FIG. 5 except that the
도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이차전지 제조장치에 대한 모식도가 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전해액 주입구 및 밀봉부재를 가압하는 프레스의 작동 과정에 대한 모식도가 도시되어 있다. 8 is a schematic view of a secondary battery manufacturing apparatus according to another embodiment of the present invention, Figure 9 is an operation of the press for pressing the electrolyte injection hole and the sealing member according to another embodiment of the present invention A schematic is shown.
이들 도면을 도 4와 함께 참조하면, 이차전지 제조장치(400)는 전극조립체(도시하지 않음)가 내장되어 있고 개방 상단에 베이스 플레이트(200)가 장착되어 있는 각형 캔(도시하지 않음)을 고정하기 위한 다이(420), 다이(420)의 상부에서 상하 왕복 운동(iii)을 하며, 하향 이동(i)시 밀봉부재(204)를 가압하여 베이스 플레이트(200)의 전해액 주입구(202)에 밀봉부재(204)를 압입하는 프레스(430) 및 프레스(430)의 작동을 제어하는 제어부(440)로 이루어져 있다. Referring to these drawings together with FIG. 4, the secondary
프레스(430)는 상하 왕복 운동(iii)을 위한 실린더(435)와, 프레스(430)의 회전을 위한 회전모터(437)를 포함하고 있어서, 프레스(430)가 하향 이동(i)시 밀봉부재(204)를 기준으로 시계방향으로 회전(ii)하면서 밀봉부재(204)를 가압한다.The
또한, 제어부(440)는 프레스(430)가 1회 하향 운동(i)에 의해 밀봉부재(204)를 가압한 후, 약 3 cm의 폭(L)으로 상향 이동한 상태에서 약 10회의 상하 왕복 운동(iii)에 의해 밀봉부재(204)를 가압하도록 제어한다.In addition, the
또한, 밀봉부재(204)에 대한 프레스(430)의 압력(G)은 약 3kgh 로 상대적으로 낮은 압력으로 가압함으로써, 소성 변형된 밀봉부재와 전해액 주입구간의 기밀성 및 균일성을 확보할 수 있다.In addition, by pressing the pressure G of the
즉, 회전모터(437)에 의해 프레스(430)를 시계방향으로 회전(ii)시키면서 밀봉부재(204)에 대해 상하 왕복 운동(iii)을 시킴으로써, 전해액 주입구의 무너짐과 변형의 문제점을 미연에 방지할 수 있으며, 전해액 주입구의 밀봉성의 향상으로 인해 결과적으로 전지의 기밀성을 확보할 수 있다. That is, by vertically reciprocating (iii) the sealing
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다. Those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims.
Claims (16)
상기 각형 캔의 개방 상단에 장착되는 베이스 플레이트의 전해액 주입구의 내면은 상부가 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로 형성되어 있고, 하부가 비챔퍼 구조로 형성되어 있으며,
상기 챔퍼 구조는 이차전지 내부에서 외부로의 전해액 누액 경로를 증가시키기 위해 요철 형상으로 이루어져 있고,
상기 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입할 때 상기 전해액 주입구의 내면 구조에 대응하여 밀봉부재가 변형되면서 밀봉이 이루어지는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery in which an electrode assembly is built in a rectangular can,
The inner surface of the electrolyte injection hole of the base plate mounted on the open top of the rectangular can is formed of a chamfer structure in which the upper portion is reduced in diameter in the lower direction, the lower portion is formed in a non-chamfer structure,
The chamfer structure has a concave-convex shape to increase the electrolyte leakage path from the inside of the secondary battery to the outside,
And a sealing member is deformed in response to an inner surface structure of the electrolyte injection hole when the sealing member is press-fitted into the electrolyte injection hole.
(a) 각형 캔의 내부에 전극조립체를 장착하는 과정;
(b) 내면의 상부는 하부 방향으로 직경이 작아지는 챔퍼 구조로서 요철이 형성되어 있고, 내면의 하부는 비챔퍼 구조로 형성되어 있는 전해액 주입구가 천공되어 있는 베이스 플레이트를, 상기 각형 캔의 개방 상단에 장착하여 결합하는 과정;
(c) 상기 전해액 주입구를 통해 각형 캔 내부에 전해액을 주입하는 과정; 및
(d) 밀봉부재를 상기 전해액 주입구 상에 위치시킨 상태에서 압입하여, 상기 밀봉부재가 전해액 주입구의 내면 구조에 대응하여 변형됨으로써 밀봉되는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법. A method of manufacturing the secondary battery according to claim 1,
(a) mounting an electrode assembly inside the rectangular can;
(b) The upper portion of the inner surface is formed with a chamfer structure having a smaller diameter in the downward direction, and the lower portion of the inner surface is formed with a base plate having a perforated electrolyte injection hole formed in an unchamfered structure. The process of combining by mounting on;
(c) injecting electrolyte into the prismatic can through the electrolyte injection hole; And
(d) press-fitting a sealing member in a state in which it is positioned on the electrolyte injection opening, and sealing the sealing member by deforming corresponding to an inner surface structure of the electrolyte injection opening;
Secondary battery manufacturing method comprising a.
(d1) 각형 캔을 다이에 고정한 상태에서 밀봉부재를 전해액 주입구 상에 위치시키는 과정;
(d2) 프레스가 회전하면서 하향 이동하여 전해액 주입구에 밀봉부재를 압입하는 과정; 및
(d3) 밀봉부재가 소성 변형되면서 밀봉이 이루어지는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지 제조방법.15. The method of claim 14, wherein step (d)
(d1) placing the sealing member on the electrolyte injection hole while the rectangular can is fixed to the die;
(d2) pressing the rotary member while moving downward to press the sealing member into the electrolyte injection hole; And
(d3) sealing the plastic member while the sealing member is deformed;
Secondary battery manufacturing method comprising a.
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